Осердя електричної машини

1. Осердя електричної машини, що містить магнітопровід, набраний з листів електротехнічної сталі, з пазами для обмотки й аксіальні вентиляційні канали, усередині яких по всій їхній довжині виконані турбулізатори, утворені з пакетів, що чергуються між собою, з меншими й більшими діаметрами аксіальних вентиляційних каналів, яке відрізняється тим, що глибина турбулізатора вибрана в межах: h (0,03 0,15)D , де D - діаметр поперечного перерізу меншого аксіального вентиляційного каналу. 2. Осердя електричної машини за п. 1, яке відрізняється тим, що ширина турбулізатора вибрана в межах: b (2,5 5,0)h . 3. Осердя електричної машини за пп. 1 або 2, яке відрізняється тим, що по всій довжині аксіального U 2 (19) 1 3 Відоме також осердя електричної машини, що містить магнітопровід, набраний з листів електротехнічної сталі, з пазами для обмотки й аксіальних вентиляційних каналів, усередині яких по всій їхній довжині виконані турбулізатори, утворені з пакетів, що чергуються між собою, з меншими й більшими діаметрами аксіальних вентиляційних каналів [2]. Це пристрій, що збігається з корисною моделлю по більшості істотних ознак і вибраний як прототип, передбачає при осьовому русі холодоагенту наявність його турбулентності й отже більш інтенсивне омивання стінок аксіальних вентиляційних каналів магнітопроводу осердя електричної машини. Однак, така конструкція володіє рядом істотних недоліків. Турбулентні пульсації, що виникли за турбулізатором, не встигають помітно загаснути на шляху до наступного турбулізатора. У цьому випадку вони дифундують у центр каналу, збільшуючи там інтенсивність турбулентних пульсацій. Це приводить до достатньо великих гідравлічних втрат на додаткову турбулізацію ядра потоку холодоагенту, що практично не збільшує тепловіддачу. У такому магнітопроводі, як і в аналозі, ефективний перетин аксіальних каналів у порівнянні з заданим перетином зменшується в 2,0 і більше раз. Завданням пропонованої корисної моделі є підвищення ефективності охолодження електричної машини за рахунок збільшення тепловіддачі й зниження гідравлічного опору аксіальних каналів. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомому осерді електричної машини, що містить магнітопровід, набраний з листів електротехнічної сталі з пазами для обмотки й аксіальних вентиляційних каналів, усередині яких по всій їхній довжині виконані турбулізатори, утворені з пакетів з меншими й більшими діаметрами аксіальних вентиляційних каналів, що чергуються між собою, пропонується глибину турбулізатора вибирати в межах: h (0,03 0,15)D , де D - діаметр поперечного перерізу меншого аксіального вентиляційного каналу. Таке виконання знижує гідравлічний опір аксіальних вентиляційних каналів. Перераховані вище істотні ознаки корисної моделі, відмінні від прототипу, необхідні й достатні у всіх випадках, на які поширюється правова охорона корисної моделі. Пропонується ширину турбулізатора вибрати в межах: b (2,5 5,0)h . Це дозволяє збільшити тепловіддачу. Пропонується також по всій довжині аксіального вентиляційного каналу турбулізатори розташовувати із кроком, що дорівнює t (1 20)b . Це також впливає на збільшення тепловіддачі. Менші й більші діаметри аксіальних вентиляційних каналів турбулізатора пропонується виконати концентричними, що поліпшує турбулізацію потоку. У турбулізаторі пропонується осі аксіальних вентиляційних каналів з меншими діаметрами змістити в радіальному напрямі відносно осей аксіа 16255 4 льних вентиляційних каналів з більшими діаметрами убік обмотки так, що крайні точки цих каналів, з боку протилежного обмотці, суміщені. Таке виконання додатково знижує гідравлічний опір аксіальних вентиляційних каналах. Пропонується турбулізатори виконати в аксіальних вентиляційних каналах магнітопроводу статора або в аксіальних вентиляційних каналах магнітопроводу ротора. Як варіант, пропонується також турбулізатори виконати в аксіальних вентиляційних каналах магнітопроводів статора й ротора. Ці варіанти застосовні при різних системах охолодження електричних машин. Корисна модель пояснюється кресленнями, де: на Фіг.1 схематично показаний поздовжній розріз електричної машини, що обдувається, у якій менші й більші діаметри аксіальних вентиляційних каналів турбулізатора виконані концентричними; на Фіг.2 - фрагмент осердя статора електричної машини по фіг.1 у збільшеному масштабі; на Фіг.3 - поздовжній розріз електричної машини, що обдувається, у якій осі аксіальних вентиляційних каналів турбулізатора зміщені; на Фіг.4 - поперечний розріз осердя статора по фіг.3; на Фіг.5 - поперечний розріз осердя ротора по фіг.3; на Фіг.6 - поперечний розріз осердя статора по фіг.1. В електричній машині 1 осердя у вигляді магнітопроводу статора 2 з обмоткою 3 і осердя у вигляді магнітопроводу ротора 4 з обмоткою 5, що сидить на валу 6, встановлені в корпус 7. У магнітопроводі статора 2 виконані аксіальні вентиляційні канали 8. Уздовж кожного аксіального вентиляційного каналу 8 виконані турбулізатори, утворені з пакетів, що чергуються між собою, з каналами 9 меншого й каналами 10 більшого діаметра. Канали 9 меншого й канали 10 більшого діаметрів турбулізатора можуть бути виконані концентричними (фіг.1, 2 і 6). Осі каналів 9 меншого діаметра можуть бути зміщені в радіальному напрямі відносно осей каналів 10 більшого діаметра убік обмотки 3 так, що крайні точки цих каналів, з боку протилежного обмотці 3, суміщені (фіг.3 і 4). У магнітопроводі ротора 4 виконані аксіальні вентиляційні канали 11. Уздовж кожного аксіального вентиляційного каналу 11 виконані турбулізатори, утворені з пакетів, що чергуються між собою, з каналами 12 меншого й каналами 13 більшого діаметра. Канали 12 меншого й канали 13 більшого діаметрів турбулізатора можуть бути виконані концентричними (фіг.1). Осі каналів 12 меншого діаметра можуть бути зміщені в радіальному напрямі відносно осей каналів 13 більшого діаметра убік обмотки 5 так, що крайні точки цих каналів, з боку протилежного обмотці 5, суміщені (фіг.3 і 5). В якості охолоджуючого середовища можуть бути застосовані газ або повітря. У всіх варіантах системи охолодження електричної машини із застосуванням аксіальних вентиляційних каналів глибина турбулізатора вибирається зі співвідношення: 5 h (0,03 0,15)D , (1) де D - діаметр поперечного перерізу меншого аксіального вентиляційного каналу. По всій довжині аксіального вентиляційного каналу ширина турбілизатора вибирається зі співвідношення: b (2,5 5,0)h , (2) По всій довжині аксіального вентиляційного каналу турбулізатори розташовані із кроком, що дорівнює t (1 20)b , (3) При роботі електричної машини 1 холодоагент (охолоджуюче повітря) надходить в аксіальні вентиляційні канали 8 магнітопроводу статора 2, взаємодіючи з турбулізаторами, утвореними каналами 9 меншого й каналами 10 більшого діаметра. Одночасно охолоджуюче повітря надходить в аксіальні вентиляційні канали 11 магнітопроводу ротора 4, взаємодіючи з турбулізаторами, утвореними каналами 12 меншого й каналами 13 більшого діаметра. За умови правильного вибору розміру площі перетину отворів турбулізатора, ширини й кроку турбулізатора, зазначеними співвідношеннями (1), (2), і (3), вихри турбулентних пульсацій, що виникли в канавках турбулізатора, переносяться основним потоком охолоджуючого середовища близько до стінки аксіальних вентиляційних каналів 8 і 11. У цьому випадку коефіцієнт турбулентної температуропровідності εq буде збільшений практично тільки біля стінки аксіального вентиляційного каналу. Отже, інтенсифікація тепловіддачі буде досягнута ціною мінімальних гідравлічних втрат. 16255 6 Якщо вихор малий і його границя розташована в межах турбулізатора близько до стінки аксіального вентиляційного каналу, то виниклі на ній пульсації швидкості збільшать εq поблизу стінки й тим самим інтенсифікують тепловіддачу, тому що в білястінному шарі спрацьовує 60-70% діючого температурного напору. Крім того, поверхня інтенсивного теплообміну збільшується більш, ніж на 30%, що додатково приводить до поліпшення охолодження магнітопроводу й розміщених на ньому обмоток. Запропонована інтенсифікація теплообміну проста у виготовленні, технологічна при зборці, надійна в експлуатації. За попередніми даними пропонована система додатково в порівнянні з базовим об'єктом знижує нагрівання обмоток на 14-45°С, що дозволяє збільшити ресурс роботи електромашини в 1,5-3 рази. Виконання електричної машини по пропонованій корисній моделі дозволить зменшити масогабаритні показники до 10-15% і підвищити ефективність охолодження на 15-30%. Економічний ефект від застосування аксіальних вентиляційних каналів з турбулізаторами досить високий, якщо врахувати, що така система застосовується в багатьох видах і типах електричних машин. Джерела інформації: 1. Авторське посвідчення СРСР №955370, кл. Н02ДО1/32, 1982. 2. Авторське посвідчення СРСР №477503, кл. Н02ДО1/32, 1975. 7 Комп’ютерна верстка А. Рябко 16255 8 Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601