Бесщеточная синхронная электрическая машина с жидкостным охлаждением
Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. Технический результат изобретения состоит в обеспечении подачи к обмотке основной машины охлаждающей жидкости под высоким давлением, а к выпрямителю - под низким давлением. Электрическая машина содержит корпус, в полости которого размещены статор и ротор основной машины, а также статор и ротор возбудителя. Ротор основной машины и ротор возбудителя установлены на одном валу, приводной элемент которого выполнен на стороне ротора основной машины. Обмотка ротора основной машины соединена с обмоткой ротора возбудителя через выпрямитель. Вал содержит последовательно расположенные в осевом направлении вала первую полость, предназначенную для приема охлаждающей жидкости из внешнего контура, и вторую полость, предназначенную для размещения выпрямителя. Первая полость вала расположена со стороны приводного элемента вала, а обособленный канал, соединяющий первую полость вала с внешним контуром охлаждающей жидкости, проходит внутри второй полости вала. Первая полость вала сообщается с полостью корпуса и со второй полостью вала через дросселирующие элементы. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники
[1] Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам. В контексте настоящего изобретения под электрической машиной понимается электромеханическое устройство, предназначенное для преобразования механической энергии в электрическую и наоборот, а именно генераторы электрического тока и электродвигатели.
[2] Обращая внимание на тот факт, что изобретение может быть использовано для изготовления любой из указанных электрических машин, авторы изобретения полагают, что основным направлением для использования изобретения являются генераторы электрического тока, а именно – бесщеточные высокооборотные синхронные генераторы, преимущественно предназначенные для применения в системах электроснабжения летательных аппаратов.
Предпосылки к созданию изобретения
[3] Традиционный бесщеточный синхронный генератор, предназначенный для использования в паре с газотурбинным двигателем, например авиационный генератор, содержит три расположенных в одном корпусе и последовательно соединенных друг с другом синхронных генератора, а именно: подвозбудитель, возбудитель и основной генератор, при этом, по меньшей мере, роторы возбудителя и основного генератора закреплены на одном приводном валу.
[4] Ротор подвозбудителя содержит постоянные магниты, поэтому для возникновения электрического тока в обмотке его статора достаточно вращения приводного вала, что обеспечивает автономность работы подвозбудителя и бесщеточного синхронного генератора в целом. Закрепленный на корпусе бесщеточного синхронного генератора первичный выпрямитель преобразует получаемый с обмотки статора подвозбудителя переменный ток в постоянный ток и подает его на обмотку статора возбудителя, в результате чего в обмотке ротора возбудителя также индуцируется переменный ток.
[5] Обмотка ротора возбудителя, в свою очередь, соединена с обмоткой ротора основного генератора через основной выпрямитель, поэтому в обмотке ротора основного генератора протекает постоянный ток. Индуцируемый в обмотке статора основного генератора трехфазный переменный ток снимается с бесщеточного синхронного генератора в качестве конечного продукта. Следует отметить, что основной выпрямитель прикреплен к приводному валу, что позволяет избежать использования щеток для передачи электрического тока между основным выпрямителем и роторами возбудителя и основного генератора, или другими словами, реализовать концепцию бесщеточного синхронного генератора.
[6] Однако обмотки возбудителя и основной машины, а также основной выпрямитель, через которые протекает ток высокой величины, выделяют много тепла, а значит, требуют эффективного охлаждения. Обычно подвод охлаждающей жидкости, как правило масла, к указанным элементам обеспечивается через радиальные отверстия в приводном валу, который содержит полость, сообщающуюся через торцевое отверстие с нагнетателем охлаждающей жидкости.
[7] В патентной публикации US4797590A, 10.01.1989 раскрыт бесщеточный синхронный генератор, в основных чертах соответствующий описанной выше конфигурации. Основной выпрямитель расположен в полости приводного вала. Масло, подаваемое под повышенным давлением через торцевое отверстие приводного вала, омывает элементы основного выпрямителя, после чего через радиально расположенные форсунки впрыскивается в полость корпуса на обмотки основного генератора. Таким образом, данный бесщеточный синхронный генератор имеет область повышенного давления масла, находящуюся внутри приводного вала, и область пониженного давления масла, в качестве которой выступает вся полость корпуса.
[8] Недостаток данного бесщеточного синхронного генератора состоит в том, что диоды основного выпрямителя располагаются в области повышенного давления масла. Отметим, что диоды, применяемые во основном выпрямителе, имеют полупроводниковый элемент, заключенный в герметичный корпус. Сочетание таких факторов воздействия на диоды, как высокое давление масла и значительная центробежная сила, обусловленная высокой частотой вращения, способно привести к разгерметизации корпуса диода и выходу его из строя. Кроме того, направление на обмотки основного генератора масла, которое предварительно уже было нагретого диодами основного выпрямителя, несколько снижает эффективность охлаждения обмоток основного генератора.
[9] В патентной публикации US5034638A, 23.07.1991 раскрыт бесщеточный синхронный генератор, в котором область пониженного давления масла распространяется и на полость приводного вала, в которой расположен основной выпрямитель. В данном бесщеточном синхронном генераторе масло также подводится к приводному валу под повышенным давлением, однако, впрыскивается в его полость через дросселирующий элемент, после чего, охладив диоды основного выпрямителя, под действием центробежной силы масло выводится через радиальные отверстия приводного вала к обмоткам основного генератора.
[10] Хотя эта конфигурация бесщеточного синхронного генератора способна устранить риск повреждения диодов, вызванный их нахождением под высоким давлением масла, она также имеет серьезные недостатки. В качестве такового следует назвать то обстоятельство, что подача масла к обмоткам основного генератора самотеком, т.е. исключительно за счет центробежной силы, не обеспечивает надлежащего распределения масла по обмоткам, а значит, эффективность их охлаждения не будет достаточной для длительной безотказной работы. Остается также нерешенным вопрос по ослаблению охлаждающей способности масла, поступающего к обмоткам основного генератора, что как и в описанном выше аналоге изобретения, вызвано нагревом масла диодами основного выпрямителя.
[11] Соответственно, техническая проблема, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении ресурса выпрямителя, включенного между обмоткой ротора возбудителя и обмоткой ротора основной машины, с одновременным обеспечением надлежащей эффективности охлаждения основной машины, что в конечном счете повысит надежность бесщеточной синхронной электрической машины.
Сущность изобретения
[12] Для решения указанной технической проблемы в качестве изобретения предложена электрическая машина, содержащая корпус, в полости которого размещены статор и ротор основной машины, а также статор и ротор возбудителя. Ротор основной машины и ротор возбудителя установлены на одном валу, приводной элемент которого выполнен на стороне ротора основной машины. Обмотка ротора основной машины соединена с обмоткой ротора возбудителя через выпрямитель. Вал содержит последовательно расположенные в осевом направлении вала первую полость, предназначенную для приема охлаждающей жидкости из внешнего контура, и вторую полость, предназначенную для размещения выпрямителя. Первая полость вала расположена со стороны приводного элемента вала, а обособленный канал, соединяющий первую полость вала с внешним контуром охлаждающей жидкости, проходит внутри второй полости вала. Первая полость вала сообщается с полостью корпуса и со второй полостью вала через дросселирующие элементы.
[13] Технический результат изобретения состоит в том, что закрепленный на валу выпрямитель, включенный между обмоткой ротора возбудителя и обмоткой ротора основной машины (далее – основной выпрямитель), выведен из области высокого давления охлаждающей жидкости, благодаря чему срок службы его диодов увеличен. Одновременно с этим, обеспечено разделение потоков охлаждающей жидкости, направляемых к ротору основной машины и основному выпрямителю, что позволяет доставить к элементам основной машины охлаждающую жидкость в холодном состоянии и под высоким давлением.
[14] В частном случае изобретения первая полость вала в радиальном направлении расположена под ротором основной машины. В развитии данного частного случая дросселирующие элементы, через которые первая полость вала сообщается с полостью корпуса, расположены под обмоткой ротора основной машины. В еще одном развитии данного частного случая дросселирующие элементы, через которые первая полость вала сообщается с полостью корпуса, расположены под сердечником ротора основной машины. Является при этом предпочтительным, если дросселирующие элементы, через которые первая полость вала сообщается с полостью корпуса, расположены в радиальном направлении вала. Данные решения позволяют обеспечить прямое подведение охлаждающей жидкости к наиболее нагретым элементам электрической машины, и эффективное их охлаждение.
[15] В частном случае изобретения вторая полость вала в радиальном направлении расположена под ротором возбудителя. Данное решение позволяет обеспечить достижение указанных выше технических результатов изобретения без увеличения радиального и осевого габаритов бесщеточной электрической машины.
[16] В частном случае изобретения дросселирующие элементы, через которые первая полость вала сообщается со второй полостью вала, расположены в осевом направлении вала, что позволяет обеспечить подачу масла из первой полости во вторую полость по кратчайшему пути.
[17] В частном случае изобретения вторая полость вала сообщается с полостью корпуса через радиальные отверстия. Это решение обеспечивает возврат охлаждающей жидкости, прошедшей через вторую полость, в описанный ниже внутренний контур охлаждения. В дальнейшем развитии данного частного случая через указанные радиальные отверстия обеспечивается вывод охлаждающей жидкости к обмотке ротора возбудителя. Данное исполнение позволяет использовать охлаждающую жидкость, прошедшую через вторую полость и все еще остающуюся менее нагретой, чем элементы возбудителя, для охлаждения обмоток ротора и статора возбудителя.
[18] В частном случае изобретения дросселирующие элементы выполнены в виде дозирующих жиклеров. Используемые в предложенной электрической машине дросселирующие элементы представляют собой устройства, предназначенные для понижения давления выходящего потока жидкости. Применительно к изобретению предпочтительно использовать дросселирующие элементы, известные как дозирующие жиклеры и выполненные в виде втулки с заданным проходным сечением. Дозирующие жиклеры, установленные на разных участках первой полости, могут иметь различное проходное сечение и обеспечивать подачу охлаждающей жидкости к нагревающимся элементам электрической машины в том количестве, которое пропорционально количеству тепла, подлежащему отводу от этих элементов.
[19] В частном случае изобретения основной выпрямитель выполнен в виде диодной схемы. Преимущество данного решения, по сравнению с другими выпрямляющими схемами, состоит в том, что для реализации диодной схемы используются одинаковые устройства - диоды, а входящие в их состав полупроводниковые элементы имеют миниатюрный размер, что облегчает их изолирование от внешней среды.
Краткое описание чертежей
[20] Осуществление изобретения будет пояснено ссылками на фигуры:
Фиг. 1 – концептуальная схема традиционного бесщеточного синхронного генератора;
Фиг. 2 – продольный разрез бесщеточного синхронного генератора, выполненного согласно изобретению;
Фиг. 3 – продольный разрез бесщеточного синхронного генератора, выполненного согласною, с отображением путей прохождения охлаждающей жидкости.
[21] Форма и размеры отдельных элементов, отображенных на фигурах, являются условными и показаны так, чтобы наиболее наглядно проиллюстрировать взаимное расположение элементов бесщеточного синхронного генератора и их причинно-следственную связь с заявленным техническим результатом.
Осуществление изобретения
[22] Осуществление изобретения будет показано на наилучших известных авторам примерах реализации изобретения, которые не являются ограничениями в отношении объема охраняемых прав.
[23] Традиционный бесщеточный синхронный генератор 1, концептуальная схема которого представлена на Фиг. 1, содержит герметичный корпус 4, в полости 16 которого расположены подвозбудитель 100 с ротором 110 и статором 120, возбудитель 200 с ротором 210 и статором 220, основной генератор 300 с ротором 310 и статором 320.
[24] Сердечники 121, 221 и 321 соответственно статоров 120, 220 и 320 закреплены на внутренних поверхностях корпуса 4. Сердечники 111, 211 и 311 соответственно роторов 110, 210 и 310 закреплены на приводном валу 2 с приводным элементом 3, через который на приводной вал 2 передается крутящий момент, например, от газотурбинного двигателя. Приводной вал 2 установлен в корпусе 4 на первом и втором подшипниках 51 и 52. Монтаж бесщеточного синхронного генератора 1 по месту установки осуществляется через опорный щит 6, снабженный установочным фланцем (не показан).
[25] Ротор 110 снабжен постоянными магнитами 112, размещенными в теле сердечника 111. Статор 120 имеет трехфазную обмотку 122, которая соединена с обмоткой 222 статора 220 через первичный выпрямитель 7. Заметим, что первичный выпрямитель 7 может быть выполнен в составе блока управления, который помимо выпрямления переменного тока способен изменять параметры постоянного тока в обмотке 222 с тем, чтобы обеспечить требуемые параметры переменного напряжения на выходных клеммах 8 бесщеточного синхронного генератора 1. Поскольку первичный выпрямитель 7 соединен с неподвижными обмотками 122 и 222, то проблем с его размещением, охлаждением и т.п. не возникает, при этом первичный выпрямитель 7 может быть вынесен за пределы корпуса 4.
[26] Обмотка 212 ротора 210 соединена с трехфазной обмоткой 312 ротора 310 через основной выпрямитель 9, который установлен внутри приводного вала 2. В свою очередь, трехфазная обмотка 322 статора 320 соединена с упомянутыми выходными клеммами 8.
[27] Замкнутый контур охлаждения, в котором циркулирует охлаждающая жидкость (далее - масло) включает последовательно сообщающиеся друг с другом нагнетатель 10, фильтр 11, охладитель 12, входной штуцер 13, полость 14 внутри приводного вала 2 с выходными отверстиями 15, полость 16 корпуса 4, выходной штуцер 17. Охладитель 12 представляет собой теплообменник, в котором масло передает тепло, например топливу, подаваемому в газотурбинный двигатель.
[28] Масло, впрыскиваемое через выходные отверстия 15, создает в полости 16 корпуса 4 масляно-воздушную смесь, которая, попадая на элементы возбудителя 200 и основного генератора 300, получает от них тепло, в результате чего элементы возбудителя 200 и основного генератора 300 охлаждаются. Далее нагретое масло осаждается на внутренних поверхностях корпуса 4, скапливается в нижней точке полости 16 корпуса 4 и удаляется через выходной штуцер 17.
[29] Для целей последующего изложения отметим, что замкнутый контур охлаждения бесщеточного синхронного генератора 1 образован внутренним и внешним контурами охлаждения, при этом внешний контур охлаждения, обозначенный позицией 40, включает в себя нагнетатель 10, фильтр 11, охладитель 12, а внутренний контур охлаждения – остальные названные выше элементы замкнутого контура охлаждения. Следует, однако, отметить, что внешний контур 40 охлаждения может иметь иной состав оборудования.
[30] Как было показано на примере аналогов изобретения, уровень техники содержит решения, в которых подача масла к выходным отверстиям 15 осуществляется после прохождения масла через основной выпрямитель 9. В одних известных решениях в полости 14 вблизи выходных отверстий 15 поддерживается высокое давление масла, что обеспечивает эффективное охлаждение элементов возбудителя 200 и основного генератора 300, но создает риск повреждения диодов основного выпрямителя 9. В других же известных решениях давление масла понижается перед его прохождением через основной выпрямитель 9, что исключает риск повреждения диодов основного выпрямителя 9, но в то же время не обеспечивает эффективного охлаждения элементов возбудителя 200 и основного генератора 300.
[31] Бесщеточный синхронный генератор 1000, выполненный согласно изобретению, представлен на Фиг. 2 и 3. В целом бесщеточный синхронный генератор 1000 имеет сходную конфигурацию с бесщеточным синхронным генератором 1. Электрические соединения бесщеточного синхронного генератора 1000 идентичны таковым у бесщеточного синхронного генератора 1, и на Фиг. 2 и 3 они не показаны. Отдельные конструктивные элементы, показанные на Фиг. 2 и 3, и в то же время являющиеся идентичными таковым на Фиг. 1, обозначены на Фиг. 1-3 одними и теми же позициями. Тем не менее, бесщеточный синхронный генератор 1000 имеет отличительные особенности, подробно описанные ниже, которые обеспечивают технические результаты, позволяющие решить поставленную перед изобретением техническую проблему.
[32] Бесщеточный синхронный генератор 1000 содержит корпус 4, в полости 16 которого размещены ротор 310 и статор 320 основного генератора 300, ротор 210 и статор 220 возбудителя 200, а также ротор 110 и статор 120 подвозбудителя 100. Сердечники 111, 211 и 311 соответственно роторов 110, 210 и 310 установлены на приводном валу 2, приводной элемент 3 которого выполнен на стороне ротора 310 основного генератора 300.
[33] Конфигурация, в которой основной генератор 300 расположен вблизи приводного элемента 3, позволяет снизить консольную нагрузку на приводной вал 2 и первый подшипник 51. Данный эффект обеспечивается тем, что наиболее массивный элемент, которым является основной генератор 300, находится в непосредственной близости от опорного щита 6, через который бесщеточный синхронный генератор 1000 закрепляется на месте установки.
[34] Следует отметить, что в бесщеточном синхронном генераторе 1000 второй подшипник 52 расположен между возбудителем 200 и подвозбудителем 100, что ввиду уменьшения расстояния и нагрузки между первым и вторым подшипниками 51 и 52 относительно бесщеточного синхронного генератора 1, также снижает консольную нагрузку как на приводной вал 2.
[35] Приводной вал 2 содержит последовательно расположенные в его осевом направлении первую полость 141, предназначенную для приема охлаждающей жидкости из внешнего контура 40 охлаждения, и вторую полость 142, предназначенную для размещения основного выпрямителя 9. В осевом направлении первая полость 141 относительно второй полости 142 расположена со стороны приводного элемента 3. Кроме того, в радиальном направлении первая полость 141 расположена под ротором 310, а вторая полость 142 – под ротором 210, что впрочем, является хотя и весьма предпочтительным, но все же частным случаем. Первая полость 141 соединена с внешним контуром 40 охлаждения через обособленный канал 143, который пролегает внутри второй полости 142, но изолирован от ее остального объема.
[36] Заметим, что первая полость 141 имеет проходное сечение большей величины, чем обособленный канал 143, а значит, давление масла в ней имеет максимальную величину внутри бесщеточного синхронного генератора 1000. Это позволяет именовать первую полость 141 в совокупности с обособленным каналом 143 как область высокого давления масла. Первая полость 141 сообщается с полостью 16 корпуса 4 через дросселирующие элементы 151. Прохождение масла через дросселирующие элементы 151 сопровождается понижением его давления, в результате чего полость 16 корпуса 4 представляет собой область низкого давления масла по отношению к упомянутой области высокого давления масла, т.е. первой полости 141.
[37] Благодаря высокому давлению в первой полости 141 и понижению его в дросселирующих элементах 151, масло при истечении из дросселирующих элементов 151 в полость 16 корпуса 4 имеет высокую радиальную скорость, что гарантирует попадание достаточного количества масла на обмотки 312 и 322, а также на сердечник 311. В свою очередь, благодаря инерционному движению за вращающимся приводным валом 2, масло имеет высокую тангенциальную скорость. Результатом взаимодействия масла с воздухом, происходящего на высокой радиальной и тангенциальной скоростях, является образование масляно-воздушной смеси, которая способна покрыть значительную площадь обмоток 312, 322 и сердечников 311, 321, а значит, обеспечить их более эффективное охлаждение. Одновременно с этим образование в полости 16 корпуса 4 масляно-воздушной смеси позволяет обеспечить смазку подшипников 51 и 52.
[38] Далее, дросселирующие элементы 151 представляют собой насадки с заданным проходным сечением, известные как дозирующие жиклеры. Заметим, что дозирующие жиклеры, установленные на разных участках первой полости 141, могут иметь различную величину проходного сечения. В последнем случае охлаждающая жидкость подается к нагревающимся элементам электрической машины в том количестве, которое пропорционально количеству тепла, подлежащему отводу от этих элементов, что позволяет повысить эффективность охлаждения более нагретых элементов.
[39] Обратим внимание на то, что масло подается в полость 16 корпуса 4 непосредственно из области высокого давления, т.е. из полости 141 без предварительного прохождения через основной выпрямитель 9. Благодаря этому обеспечивается подвод достаточного количества охлажденного масла к нагретым элементам ротора 310 и статора 320, что позволяет обеспечить эффективный отвод тепла от них.
[40] Далее, дросселирующие элементы 151, через которые первая полость 141 сообщается с полостью 16 корпуса 4, пролегают в радиальном направлении и расположены под обмоткой 312, а также под сердечником 311. Это обеспечивает минимальную длину пути масла от первой полости 141 до обмотки 312 и сердечника 311, т.е. до тех элементов, которые требуют наиболее интенсивного отвода тепла. Тем не менее, как видно на Фиг. 3, на которой стрелками показаны направления прохождения масла, после протекания по обмотке 312 и сердечнику 311 масло, все еще имеющее меньшую температуру, чем температура элементов статора 320, попадает на обмотку 322 и сердечник 321, охлаждая уже их.
[41] Основной выпрямитель 9 расположен во второй полости 142, с которой первая полость 141 сообщается через дросселирующие элементы 152, аналогичные описанным выше дросселирующим элементам 151. В результате того, что прохождение масла через дросселирующие элементы 152 сопровождается понижением его давления, а также превращением, по меньшей мере, части масла в масляно-воздушную смесь, давление масла во второй полости 142 является низким и, по существу, таким же, как и в полости 16 корпуса 4, что позволяет отнести вторую полость 142 к упомянутой выше области низкого давления. Отметим, однако, что проходное сечение дросселирующих элементов 152 может отличаться от проходного сечения дросселирующих элементов 151.
[42] Далее, основной выпрямитель 9 содержит двенадцать полупроводниковых диодов 91, соединенных в общеизвестную мостовую схему для выпрямления переменного тока. Диоды 91 прикреплены группами по шесть штук к радиаторам 92, и как было указано выше, для безотказной работы диодов 91 требуется постоянный отвод от них тепла без повышения давления со стороны масла. Благодаря тому, что первая полость 141 сообщается непосредственно со второй полостью 142, а подача масла, по меньшей мере частично, переходящего в состав масляно-воздушной смеси, непрерывно производится из полости 141 в полость 142, обеспечивается эффективное охлаждение диодов 91. Одновременно с этим, благодаря расположению основного выпрямителя 9 в области низкого давления исключается риск повреждения диодов 91 по причине их разгерметизации.
[43] Следует отметить, что дросселирующие элементы 152, через которые первая полость 141 сообщается со второй полостью 142, пролегают в осевом направлении приводного вала 2, что обеспечивает минимальную длину пути масла от первой полости 141 до диодов 91.
[44] Тем временем, вторая полость 142 сообщается с полостью 16 корпуса 4 через первые радиальные отверстия 161 (Фиг. 3), что обеспечивает возврат масла во внутренний контур охлаждения. Кроме того, через первые радиальные отверстия 161 обеспечивается вывод масла к обмотке 212 и далее к обмотке 222, которых оно достигает, пройдя через подводящий канал 162 и вторые радиальные отверстия 163, как это показано на Фиг. 3. Таким образом, масло прошедшее через вторую полость 142 и все еще остающееся менее нагретым, чем элементы возбудителя 200, обеспечивает охлаждение обмоток 212 и 222.
[45] Обратим внимание, что обособленный канал 143, соединяющий первую полость 141 с внешним контуром 40 охлаждения, проходит внутри второй полости 142. Данное решение позволяет обеспечить подачу масла в первую полость 141 с той торцевой стороны приводного вала 2, которая противоположна стороне приводного элемента 3, и которая в компоновочном плане является предпочтительной для соединения с внешним контуром 40 охлаждения. Одновременно с этим, выполнение обособленного канала 143 обособленным, или по другому – изолированным, от остального объема второй полости 142 позволяет подавать масло в первую полость 141 под высоким давлением, сохраняя низкое давление во второй полости 142.
[46] В противоположность этому, подача масла со стороны приводного элемента 3 была бы связана с серьезными конструктивными сложностями, связанными с необходимостью обеспечения герметичного соединения между вращающимся приводным элементом 3 и неподвижными элементами внешнего контура 40 охлаждения.
[47] Тем не менее, через приводной элемент 3 проходит сквозной канал 31, с которым первая полость 141 сообщается через дросселирующий элемент 153, имеющий проходное сечение меньшей величины по отношению к таковому у дросселирующих элементов 151 и 152. Подача масла в сквозной канал 31 осуществляется в целях смазки шлицев 32, через которые крутящий момент передается на приводной элемент 3.
[48] Приводной вал 2 выполнен путем соединения первого вального элемента 21, второго вального элемента 22 и третьего вального элемента 23. Первый вальный элемент 21 ограничивает первую полость 141 и вторую полость 142 в радиальном направлении, а кроме того, обеспечивает опору приводного вала 2 на корпус 4 через первый подшипник 51. Второй вальный элемент 22 ограничивает вторую полость 142 в осевом направлении со стороны второго подшипника 52 и обеспечивает опору приводного вала 2 на корпус 4 через второй подшипник 52.
[49] Третий вальный элемент 23 прикреплен к первому вальному элементу 21 со стороны первого подшипника 51 посредством шлицевого соединения, при этом на третьем вальном элементе 23 выполнен приводной элемент 3, а внутри третьего вального элемента 23 проходит упомянутый выше сквозной канал 31. Первая полость 141 отделена от сквозного канала 31 при помощи заглушки 33 и сообщается с ним через дросселирующий элемент 153.
[50] По центру второй полости 142 расположен втулочный элемент 90, на котором закреплены радиаторы 92 с диодами 91, при этом обособленный канал 143 образован внутренней поверхностью втулочного элемента 90. Вторая полость 142 отделена от первой полости 141 посредством уплотнительного кольца 93, в теле которого размещены дросселирующие элементы 152. Внешняя радиальная поверхность уплотнительного кольца 93 находится в контакте с внутренней радиальной поверхностью первого вального элемента 21, а внутренняя радиальная поверхность уплотнительного кольца 93 соединена с внешней радиальной поверхностью втулочного элемента 90.
[51] Обратим внимание также на то, что диаметр приводного вала 2 на участке, перекрывающемся в радиальном направлении со второй полостью 142, является увеличенным по сравнению с диаметром приводного вала 2 на участке, перекрывающемся в радиальном направлении с первой полостью 141. Тем не менее, осевой и радиальный габариты бесщеточного синхронного генератора 1000 остаются неизменными. Данный благоприятный эффект возможен благодаря тому, что на участке приводного вала 2, перекрывающемся в радиальном направлении со второй полостью 142, установлен ротор 210, который имеет значительно меньший радиальный размер по сравнению с ротором 310.
1. Электрическая машина, содержащая корпус, в полости которого размещены статор и ротор основной машины, а также статор и ротор возбудителя, при этом
ротор основной машины и ротор возбудителя установлены на одном валу, приводной элемент которого выполнен на стороне ротора основной машины, а
обмотка ротора основной машины соединена с обмоткой ротора возбудителя через выпрямитель, причем
вал содержит последовательно расположенные в осевом направлении вала первую полость, предназначенную для приема охлаждающей жидкости из внешнего контура, и вторую полость, предназначенную для размещения выпрямителя, при этом
первая полость вала расположена со стороны приводного элемента вала, а обособленный канал, соединяющий первую полость вала с внешним контуром охлаждающей жидкости, проходит внутри второй полости вала, причем
первая полость вала сообщается с полостью корпуса и со второй полостью вала через дросселирующие элементы.
2. Электрическая машина по п. 1, в которой первая полость вала в радиальном направлении расположена под ротором основной машины.
3. Электрическая машина по п. 2, в которой дросселирующие элементы, через которые первая полость вала сообщается с полостью корпуса, расположены под обмоткой ротора основной машины.
4. Электрическая машина по п. 2, в которой дросселирующие элементы, через которые первая полость вала сообщается с полостью корпуса, расположены под сердечником ротора основной машины.
5. Электрическая машина по любому из пп. 1-4, в которой дросселирующие элементы, через которые первая полость вала сообщается с полостью корпуса, расположены в радиальном направлении вала.
6. Электрическая машина по п. 1, в которой вторая полость вала в радиальном направлении расположена под ротором возбудителя.
7. Электрическая машина по п. 1, в которой дросселирующие элементы, через которые первая полость вала сообщается со второй полостью вала, расположены в осевом направлении вала.
8. Электрическая машина по п. 1, в которой вторая полость вала сообщается с полостью корпуса через радиальные отверстия.
9. Электрическая машина по п. 8, в которой через указанные радиальные отверстия обеспечивается вывод охлаждающей жидкости к обмотке ротора возбудителя.
