Якорь электрической машины

 

Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к электрическим машинам постоянного тока с аксиальной вентиляцией. Цель изобретения - повышение надежности и нагрузочной способности якоря электрической машины. Якорь элекрической машины состоит из шихтованного сердечника 1 с аксиальными вентиляционными каналами 2, обмоткой 3, размещенной в пазах. Внутри вентиляционного канала со стороны входа хладагента установлены тепловые экраны 5 из материала с низкой теплопроводностью. Установка тепловых экранов в аксиальных каналах приводит к понижению интенсивности охлаждения близлежащего участка обмотки и соответственно к подъему ее местной температуры. При этом снижается подогрев охлаждающего воздуха внутри аксиальных каналов, что приводит к резкому снижению температуры стали и меди на участке якоря, расположенном за тепловыми экранами. Это приводит к снижению максимальной температуры обмотки, что сказывается на повышении надежности обмотки якоря и повышении его нагрузочной способности. 4 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (и) А1 (51) 5 Н 02 К 1/32 9/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4369588/24-07 (22) 04.01.88 (46) 15.02.90. Бюл. )г 6 (71) Харьковский институт инженеров железнодорожного транспорта и Научноисследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт тяжелого электромашиностроения Харь" ковского завода "Электромаш" им. В.И.Ленина (72) Л.Л.Добровольская и В.Б.Каплунов (53) 621 ° .313.713 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 228765, кл, H 02 К 1/32, 1966, Авторское свидетельство СССР

)г 957358, кл. Н 02 К 1/32, 1980, (54) ЯКОРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ .(57) Изобретение относится к электромашиностроению, в частности к элект" рическим машинам постоянного тока с аксиальной вентиляцией. Цель изобре" тения — повышение надежности и нагрузочной способности якоря электричес2 кой машины. Якорь электрической машины состоит из шихтованного сердечника

1 с аксиальными вентиляционными каналами 2, обмоткой 3, размещенной в пазах. Внутри вентиляционного канала со стороны входа хладагента установлены тепловые экраны 5 из материала с низкой теплопроводностью. Установка тепловых экранов в аксиальных каналах приводит к понижению интенсивности охлаждения близлежащего участка обмотки и, соответственно,. к подъему ее местной температуры. При этом снижается подогрев охлаждающего воздуха внутри аксиальных каналов, что приводит к резкому снижению температуры стали и меди на участке якоря, расположенном за тепловыми экранами, Это приводит к снижению максимальной температуры обмотки, что сказывается на повышении надежности обмотки якоря и повышении его нагрузочной способности. 4 ил.

3 1543498 4

Изобретение относится к машиностроению, в частности к электрическим машинам постоянного тока с аксиальной вентиляцией общепромышленного приме5 нения и к тепловозным электродвигателям, характеризующимся высоким уровнем тепловых нагрузок якоря.

Целью изобретения является повышение надежности и нагрузочной способ", ности якоря электрической машины путем выравнивания. распределения температу ры по длине якоря.

На фиг.1 представлен якорь элект рической .машины постоянного тока, продольный разрез;на фиг.2 " разрез A-A на фиг.1; на фиг.3 -тепловой экран; на

, фиг.4 - распределение температур (полученное расчетом) по длине обмотки, якоря (А — известного, В - предлага- 20

, емого)., I

Якорь электрической машины состоит из шихтованного из электротехнической стали сердечника 1 с аксиальными вентиляционными каналами 2 и обмотки 3, 25 размещенной в пазах 4. Вентиляционные каналы выполнены с изменением по длине их гидравлического сечения: со стороны входа хладагента в вентиляци онный канал его сечение уменьшено. Э0

В этой зоне внутри канала установле ны тепловые экраны 5 из материала с низкой теплопроводностью, например из отформованной и запеченной стекло ткани. Экраны установлены со стороны 3 (, торца 6 якоря примерно на одной трети, его длины. В этой части якоря лобовые

,части 7 обмотки электрически соедине ны с петушками 8 коллектора 9, На фиг.1 обозначены торцовая поверхность 40

10 сердечника якоря co cTopoHbl выхода воздуха иэ якоря и наружная поверхность 11 якоря. Внутренняя поверхность

12 тепловых экранов на большей части длины имеет трубчатую форму с неизменным поперечным сечением. На части внутренней поверхности тепловых экранов выполняются местные выступы 13 для турбулизации воздушного потока.

При работе якоря под нагрузкой воздух поступает в аксиальные вентиляционные каналы со стороны торца 6 якоря и, проходя через каналы, выходит со с-ороны торца 1О якоря. В том же направлении движется охлаждающий

55 воздух и со стороны наружной поверхности якоря.

Полученное расчетным путем распределение температуры по длине обмотки в,номинальном режиме работы якоря традиционного исполнения (фиг.4, зависимость A) имеет на длине сердечника L линейный участок, наклон которого определяется подогревом воздуха по длине аксиальных каналов.

Величина подогрева воздуха по длине каналов для высокоиспольэованных машин может достигать 30-50 С. В зоне лобовых частей Z,, (со стороны входа воздуха в каналы) и L< (со стороны выхода иэ каналов) распределение температуры по длине обмотки имеет нелинейный характер, что объясняется влиянием теплопередачи по длине обмотки.

Максимум температуры имеет место у торца 1 якоря. Для предложенной конструкции характерно иное распределение температуры (фиг.4, зависимость

В). Установка тепловых экранов в аксиальные каналы на длине I, приводит к понижению интенсивности охлаждения близлежащего участка обмотки и, соответственно, к подъему ее местной температуры. Увеличивается также температура лобовой части на длине Li. При этом происходит перераспределение тепловых потоков от обмотки к охлаждающему воздуху: уменьшается доля потерь, отводимых в сторону аксиальных каналов, и возрастает доля потерь, отводимых с наружной поверхности якоря. При этом снижается подогрев охлаждающего воздуха внутри аксиальных каналов. Это приводит к тому, что на границе, где охлаждающий воздух, выходя из тепловых экранов, начинает непосредственно омывать стенки аксиальных каналов, наблю-. дается резкое снижение температуры.

В дальнейшем зависимость В проходит ниже зависимости А. К торцу 10 якоря поступает более холодный воздух. Это приводит к снижению максимальной температуры обмотки якоря в зоне торца

10 ° Если для якоря традиционной конструкции примерно 80 потерь в обмотке отводится воздухом, проходящим через аксиальные каналы, то в предложенном якоре эта доля может быть уменьшена примерно до 65 . Это обеспечит снижение максимальной температуры обмотки якоря примерно на 10"С.

Общий градиент температуры обмотки на длине сердечника в предложенной

1 конструкции 4 снижен по сравнению с соответствующей величиной л Ы для традиционного исполнения якоря в результате снижения макс .мума температурбулизацией потока воздуха внутри

,аксиального канала местными выступами. Это обеспечивает повышение коэф1 э фициента теплоотдачи с поверхности ка" нала, свободной от теплового экрана, и приводит к дальнейшему снижению максимальной температуры обмотки яко ря и выравниванию ее распределения по

10 длине.

Формула изобретения

Якорь электрической машины, преимущественно тягового электродвигателя, состоящий из сердечника с аксиальными вентиляционными каналами и обмотки-, размещенной в его пазах, 20 отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и нагрузочной способности путем выоавнивания распределвния температур по длине, со стороны входа хладагента в венти25 ляционных каналах установлены цилиндрические тепловые экраны из материала с низкой теплопроводностью.. 1 543498 туры у торца 10, а также в результате повышения температуры обмотки у торца б. Это благоприятно сказывается на надежности обмотки при многократных воздействиях на нее температурных циклов в процессе эксплуатации, Таким образом, достигается выравнивание температуры по длине обмотки якоря, снижение ее максимального уровня, что способствует повышению надежности и нагрузочной способности якоря.

Тепловые экраны могут быть установлены на любом участке вентиляционных каналов. Однако наиболее эффективна с точки зрения работоспособности конструкции и ее технологичности установка экранов непосредственно у торца 6 якоря со стороны входа охлаждающего воздуха в каналы. При этом в наибольшей мере ограничивается отвод потерь в каналы,,вызывающий неже" лательный подогрев воздуха, упрощает-, ся крепление экрана в канале.

Дальнейшее повышение эффективности предложенной конструкции. достигается

1543498

Составитель Г.Чебыкин

-Редактор Л.Веселовская Техред M.Õoäàíè÷

Корректор М.Самборская

«\

Заказ 406 Тираж 442 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по. изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, M-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина,101