Електрична машина з повітряним охолодженням

Изобретение относится к электромашиностроению и касается охлаждения электрических машин с разомкнутым циклом вентиляции, предназначенных для использования в различных областях народного хозяйства. Преимущественная область применения - электрические машины защищенного исполнения, в частности тяговые электрические машины локомотивов железнодорожного транспорта. В тяговых электродвигателях тепловозов охлаждающий воздух поступает от независимого вентилятора через подводящую сеть и входное окно в коллекторную полость, выбрасывается в атмосферу через выходные окна. При исполнении тяговых двигателей предъявляются требования к степени защиты от попадания влаги и посторонних предметов внутрь машины. Вчастности, не допускается попадание внутрь машины струй воды при механизированной мойке локомотива и посторонних предметов с наименьшим размером одной из сторон не менее 12 мм, что требует установки на выходных окнах защитных козырьков. Известны электрические машины с воздушным охлаждением, с разомкнутым циклом вентиляции и аксиальными каналами в роторе и статоре, в таких машинах охлаждающий воздух перемещается по двум параллельным ветвям; каналам ротора и каналам статора [1, 2]. Поддержание температуры обмоток на необходимом уровне обеспечивается определенным расходом охлаждающего воздуха через вентиляционные ветви. При этом в машинах с общим выходом воздуха из вентиляционных ветвей ротора и статора в одной из ветвей, как правило, имеимеет место избыточное количество охлаждающего воздуха, что приводит к неоправданно завышенным затратам мощности на охлаждение. Недостаток этот частично устраняется установкой в некоторых электрических машинах вентиляторов и распределяющих диафрагм, приводящих к более эффективному использованию охлаждающего воздуха. Для обеспечения необходимого соотношения расходов охлаждающего воздуха через вентиляционные ветви ротора и статора в каждой из параллельных ветвей используется также разделение ветвей перегородкой и дросселирование входных и выходных окон. За прототип принята электрическая машина [3], состоящая из ротора и статора, смонтированных в корпусе. Со стороны входа воздуха в машину установлена перегородка, разделяющая вентиляционные ветви ротора и статора, и выполнены входные окна для каждой из ветвей с гидравлическим сопротивлением, обеспечивающим заданное соотношение расходов воздуха через вентиляционные ветви ротора и статора. Однако, в указанной конструкции через группу каналов статора, наиболее удаленных от входного окна, проходит меньшее количество охлаждающего воздуха в сравнении с каналами, расположенными в зоне входных окон, что приводит к увеличению суммарного потребного количества воздуха через вентиляционную ветвь статора либо к увеличению максимальной температуры активных частей в сравнении с равномерным распределением охлаждающего воздуха по вентиляционным каналам статора. Кроме того, в тяговых электрических машинах существуе т необходимость изменения соотношения расходов через вентиляционные ветви ротора и статора в зависимости от режима работы, который определяется типом локомотива, на котором используется данная электрическая машина. В основу изобретения положена задача создания электрической машины с воздушным охлаждением такой конструкции, которая позволила бы упростить настройку регулирования соотношения расходов воздуха через вентиляционные ветви ротора и статора при обеспечении необходимой степени защищенности выходных окон. Сущность изобретения заключается в том, что в электрической машине с воздушным охлаждением защищенного исполнения с выходными и входными окнами для воздуха и устройством для регулирования расхода воздуха через электрическую машину в виде диафрагм, установленных на окнах, согласно изобретению, диафрагмы выполнены в виде набора шайб с дистанционными втулками между ними. Защитное устройство, состоящее из набора шайб и дистанционных втулок, устанавливается на каждом из симметрично расположенных в корпусе машины выходных окон вентиляционной ветви статора. В отличие от прототипа конструкция позволяет изменением числа шайб обеспечивать ступенчатое изменение гидравлического сопротивления каждого выходного окна, а изменением проходного сечения шайбы плавное его изменение. Изменение числа шайб и их проходного сечения позволяет плавно регулировать расход воздуха через группы каналов статора и вентиляционные ветви статора и ротора в целом. Шайбы совместно с дистанционными втулками выполняют функцию защитной решетки. На чертежах в качестве примера представлен тяговый электродвигатель тепловоза, выполненный согласно изобретению: фиг. 1 - продольное сечение электродвигателя с воздушным охлаждением; фиг. 2 - вы ходное окно с защитным устройством; фиг. 3 - вид с торца электродвигателя. Электродвигатель (фиг. 1) состоит из статора 1 (магнитной системы) с аксиальными межполюсными каналами 2, ротора (якоря) 3 с аксиальными каналами 4. В корпусе со стороны коллектора 5 имеется входное окно 6, со стороны, противоположной входу, вы ходные окна 7 с защитными устройствами 8 для охлаждающего воздуха вентиляционной ветви статора. Разделение вентиляционных ветвей ста тора и якоря осуществляется концевым выступом 9 обмоткодержателя 10 и выступом Л корпуса 12. Для выхода охлаждающего воздуха из вентиляционной ветви ротора в подшипниковом щите 13 выполнены выходные окна 14. Защитное устройство (фиг. 2) состоит из шайб 15, дистанционных втулок 16, козырька 17, защищающего вы ходные окна 7 от струй воды, и крепежных болтов 18. Высота втулки 16 и соответствующее расстояние между шайбами 15 определяется требованиями степени защиты. Втулки 16 установлены между шайбами 15 на крепежные болты 18. При работе электродвигателя охлаждающий поток воздуха поступает через входное окно 6, омывает коллектор 5 и разделяется на два параллельных потока: поток межполюсных каналов магнитной системы 2 и поток аксиальных каналов якоря 4. Из ветви якоря воздух выбрасывается в атмосферу через выходные окна 14 в подшипниковом щите 13. Из вентиляционной ветви межполюсных каналов воздух выбрасывается в атмосферу через выходные окна 7 и защитно-дросселирующие' устройства 8. При этом козырек 17 защищает выходные окна от струй воды при механизированной мойке локомотива, а шайбы 15 совместно с дистанционными втулками 16 - от попадания посторонних предметов со стороны выхода воздуха из защитных устройств 8. Равномерность распределения охлаждающего потока по межполюсным каналам и необходимое отношение расходов через ветви якоря и межполюсные каналы обеспечиваются подбором числа диафрагм и их проходного сечения на каждом выходном окне, каждого межполюсного канала, Настройка осуществляется на испытательном стенде по данным режима работы и допустимых значений превышений температуры.